شبیه‌سازی‌ها نشان داده است که قطراتِ در ابعاد نانو به شکلی زیپ‌مانند به واسطه‌ی امواج در ابعاد مولکولی با هم ترکیب می‌شوند.

قطرات کوچک مایع، از ابرها گرفته تا چاپگرهای سه‌بعدی طی هزاران فرآیند برای تشکیل قطرات بزرگ‌تر با هم ترکیب می‌شوند. با این وجود دانش‌مندان کاملاً نمی‌دانند که چه چیزی باعث این فرآیندها می‌شود. اکنون سهاری پروماناس (Sreehari Perumanath) و همکارانش از دانشگاه ادینبورگ در انگلستان شبیه‌سازی‌هایی را بر روی نانوقطرات به انجام رسانیده و نشان داده‌اند که حرکتی زیپ‌مانند از امواج، در طول سطح یک قطره می‌تواند عامل این فرآیند باشد. به گفته‌ی این تیم، با احتساب این فرآیندِ ادغام می‌توان پیش‌بینی‌های دقیق‌تری از طوفان‌ها فراهم کرد و برای مثال کنترل دقیق‌تری از جوهرها در فناوری‌های چاپ بدست آورد.

این تیم دو قطره‌ی خاصِ آب با قطر چند ده نانومتر را شبیه‌سازی کرده‌ و مشاهده کرده‌اند که امواج کوچک (به درازای تنها یک یا دو مولکول) در سرتاسر قطره مواج می‌شوند. این امواج به واسطه‌ی حرکت حرارتی مولکول‌های آب القا می‌شود. با آوردن این قطرات به نزدیکی هم طوری‌که قله‌ی دو موجِ مخالف به حدکافی بهم نزدیک باشد، این تیم دریافته‌اند که قطرات شروع به ادغام می‌کنند.

این ادغام زمانی شروع می‌شود که دو موج هم‌دیگر را ملاقات کرده و پلی را ایجاد کنند تا سطح قطرات بهم نزدیک‌تر شوند. سپس پل‌های دیگر در مجاورت آن تشکیل می‌شوند. این ترکیب‌شدن با پهن‌شدن پل‌ها و کشیده‌شدن دو قطره به سوی هم بحالتی که شبیه به بسته شدن یک زیپ است ادامه می‌یابد. این فرآیند وقتی پل‌ها پهن‌شده و گسترده‌تر و آمیخته می‌شوند به اتمام می‌رسد.

پل‌‌های مایع در ابعاد میکرو در آزمایش‌هایی شامل قطرات بزرگ‌تر و قطراتی که بهم ملحق شده، دیده شده است. اما اینکه این فرآیندها چگونه در نانوقطره‌ها آغاز می‌شود نامشخص بوده است، چون مشاهده‌ی امواج مولکولی و پل‌های کوچک با استفاده از آزمایش‌های موجود غیرممکن است. این تیم می‌گوید که یافته‌های آن‌ها می‌تواند چگونگیِ شروع این ترکیب در قطره‌های بزرگ‌تر را توضیح دهد.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز انتشار یافته است.

درباره‌ی نویسنده:

کاترین رایت ویراستار مجله‌ی فیزیک است.

منبع:

Two Nanodrops Zip Together to Form One